[发明专利]一种对金属铈表面进行改性的方法

说明书

一种对金属铈表面进行改性的方法，属于稀土金属腐蚀防护技术领域。该方法利用双离子束溅射沉积系统，在打磨抛光的金属铈表面首先进行氩离子溅射清洗，然后进行氮化反应溅射处理生成氮化铈镀层，最后再用陶瓷靶材如氮化钛进行直接溅射，生成氮化钛陶瓷镀层，最终在铈表面形成氮化铈和氮化钛复合的双层镀层。通过对金属铈进行氮化处理和沉积氮化钛镀层，金属铈抗老化腐蚀性能明显增强，通过电化学极化曲线测试表明，处理前后金属铈腐蚀电流密度可降低约5倍，同时氮化铈和氮化钛镀层均为金黄色镀层，从而增加了金属铈的表面美观效果。

技术领域

本发明涉及一种对金属铈表面进行改性的方法，尤其涉及一种金属铈表面氮化和镀膜处理提高其抗老化腐蚀性能的方法，属于稀土金属腐蚀防护技术领域。

背景技术

金属铈作为一种重要的稀土元素，常用作还原剂、催化剂以及合金添加剂，在现代工业中具有重要而广泛的用途。

但是由于金属铈化学性质非常活泼，在室温下很容易氧化腐蚀，在大气条件下很快会失去光泽而老化，从而影响其金属特性和表面外观质量。目前主要采取对金属铈进行密闭并在阴凉或煤油介质中贮存的方式以被动减缓金属铈的氧化腐蚀，但是这些方法对气密性要求高，容易对金属铈造成污染，而且贮存效果并不理想，金属铈仍然会发生较严重的氧化腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种对金属铈表面进行改性的方法，通过在金属铈表面进行氮化和镀膜处理，使其有效提高金属铈的抗老化腐蚀性能，且增加金属铈表面美观效果，从而进一步扩大其应用范围。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种对金属铈表面进行改性的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行:

1)采用双离子束溅射沉积系统，利用辅源对抛光的金属铈表面进行氩离子溅射清洗，系统工作压强为0.8×10^-2Pa～1.0×10^-2Pa；

2)同时开启主源和辅源，主源采用氩离子，氩气流量为6sccm～8sccm，辅源采用氮离子，氮气流量为4sccm～5sccm，对清洗后的金属铈进行反应溅射氮化处理，形成一层氮化铈镀层，系统工作压强为1.0×10^-2Pa～2.3×10^-2Pa；

3)在双离子束系统不打开真空腔室的条件下，自动旋转靶台至氮化钛陶瓷靶，系统工作压强控制在1.0×10^-2Pa～2.3×10^-2Pa，进行氮化钛镀层溅射沉积，使氮化铈镀层上面再形成一层氮化钛镀层，最终在金属铈表面形成一层氮化铈和氮化钛复合的双层镀层。

上述技术方案中，进行氩离子溅射清洗时，氩离子能量为500eV～700eV，氩离子束流为30mA～70mA。

优选地，在反应溅射氮化处理时，主源氩离子能量为2000eV～2700eV、束流为60mA～90mA，辅源氮离子能量为400eV～500eV、束流为25mA～45mA。

优选地，生成的氮化铈镀层厚度为0.8μm～1μm范围，氮化钛镀层厚度为200nm-500nm。

本发明具有以下优点及突出性的技术效果：通过对金属铈进行氮化处理和沉积氮化钛镀层，金属铈抗老化腐蚀性能明显增强，通过电化学极化曲线测试表明，处理前后金属铈腐蚀电流密度可降低约5倍，同时氮化铈和氮化钛镀层均为金黄色镀层，从而增加了金属铈的表面美观效果。

附图说明

图1为双离子束反应溅射氮化铈和溅射沉积氮化钛系统示意图。

图1中：1-主源；2-辅源；3-样品；4-靶台

图2为本发明反应溅射生成的氮化铈镀层XRD谱图。